Come funziona il taglio dei metalli nel settore automobilistico

Le taglierine al plasma utilizzano un flusso ionizzato di gas per tagliare il metallo e possono essere programmate per essere estremamente accurate. Guarda altre immagini di utensili elettrici. © iStockphoto.com/Dainis Derics

Si dice che il grande artista Michelangelo abbia detto: "Ogni blocco di pietra ha una statua al suo interno ed è compito dello scultore scoprirla".

Va bene se stai scolpendo il marmo con uno scalpello, ma cosa succede se il capolavoro su cui stai lavorando è un'auto? O una fabbrica piena di automobili, tutte costruite principalmente in acciaio?

L'acciaio è incredibilmente resistente, ma abbastanza leggero da essere utilizzato come uno dei materiali principali nella produzione automobilistica. Ma con una sostanza così dura, come si fa a tagliarla nelle innumerevoli forme complesse che si uniscono per formare un'automobile funzionante?

In realtà ci sono diversi passaggi per creare una carrozzeria o un telaio finiti: l'installazione di pezzi come porte, cofani e sottoassiemi del telaio. Questo articolo si concentrerà solo su uno di questi passaggi: tagliare il metallo prima che sia finito e attaccato a un'auto.

Gli strumenti e le tecniche di taglio descritti nelle pagine seguenti vengono utilizzati dai fornitori dell'industria automobilistica e dalle officine di fabbricazione indipendenti. Spesso, invece di un artigiano che taglia il metallo a mano, i pezzi grezzi vengono posti sopra o all'interno di una macchina computerizzata in grado di tagliare e sagomare il pezzo a misure precise. In effetti, scoprirai che i computer vengono applicati a qualsiasi cosa, dal taglio di pannelli di carrozzeria in metallo alla lavorazione di parti di telaio e motore.

Continua a leggere per conoscere le tecnologie di taglio dei metalli che aiutano l'industria manifatturiera automobilistica.

Il taglio dei metalli automobilistici utilizza molte delle stesse tecniche e tecnologie del taglio dei metalli per altre industrie di fabbricazione, come la costruzione navale.

Per piccoli lavori a basso volume che non richiedono un'accuratezza super precisa, ad esempio il tipo di taglio dei metalli eseguito nel garage di un appassionato di auto, lo strumento potrebbe essere semplice come le cesoie manuali.

Ma per i lavori con volumi più elevati o per quelli nella produzione automobilistica che richiedono tagli molto precisi, l'attrezzatura diventa più complicata. Ad esempio, laser controllati da computer, taglierine al plasma e getti d'acqua sono comunemente usati per una serie di motivi:

• Possono tagliare rapidamente molto materiale.
• I controlli computerizzati assicurano che ci siano pochi errori.
• La maggiore precisione aiuta a ridurre gli sprechi e quindi a ridurre i costi.

Nell'industria manifatturiera automobilistica altamente competitiva, i fornitori di componenti per auto sono sempre alla ricerca di strumenti in grado di risparmiare lavoro senza sacrificare la qualità.

Ecco alcune rapide istantanee di come funzionano gli utensili da taglio di precisione per impieghi gravosi:

Laser: I laser funzionano bene per il taglio di lamiere di acciaio fino a 1/2 pollici (1,27 centimetri) di spessore e alluminio fino a 1/3 pollici (0,9 centimetri) di spessore. I laser sono più efficaci su materiali privi di impurità e incongruenze. Materiali di qualità inferiore possono provocare tagli irregolari o schizzi di metallo fuso sulla lente del laser.

Plasma: Il plasma soffia un flusso ionizzato di gas attraverso un elettrodo caricato negativamente all'interno dell'ugello della torcia. Il metallo da tagliare, nel frattempo, è caricato positivamente. Quando il gas entra in contatto con il metallo, crea un'area surriscaldata tra 20.000 e 50.000 gradi Fahrenheit (11.093 e 27.760 gradi Celsius) che taglia il metallo [fonte: Rupenthal e Burnham].

Affinché le auto abbiano un aspetto e le prestazioni migliori, le loro parti metalliche devono essere tagliate entro fasce di precisione molto strette chiamate tolleranze. Per scoprire i progressi che stanno migliorando questa precisione, vai alla pagina successiva.

Un flusso d'acqua scorre attraverso una raccolta di acciaio, blocchi di cemento e polistirene espanso durante una dimostrazione presso il laboratorio di getto d'acqua ad alta pressione dell'Università del Missouri-Rolla a Rolla, Mo. AP Photo / Kelley McCall

La produzione automobilistica è un gioco di miglioramento costante: gli acquirenti di auto si aspettano più raffinatezza, prestazioni e sicurezza dai veicoli più recenti, ma in genere non vogliono pagare molto di più per loro. Per rendere i veicoli strutturalmente più forti, costruiti in modo più preciso e comunque convenienti significa abbracciare i progressi tecnologici come quelli descritti di seguito:

EDM: La lavorazione a scarica elettrica a filo, o EDM, taglia i metalli producendo una potente scintilla elettrica. Un elettrodo caricato negativamente in molibdeno o ottone rivestito di zinco rilascia una scintilla quando si trova in prossimità del pezzo metallico caricato positivamente. Il vantaggio di questo metodo: può raggiungere una precisione di 1 / 10.000 di pollice. È 10 volte più stretto della larghezza di un capello umano! [fonte: Ley]

L'EDM ha alcuni inconvenienti, però. Per uno, funziona solo su materiali elettricamente conduttivi. Dall'altro, è piuttosto lento, fino a 10 volte più lento della nostra prossima tecnologia [fonte: Rupenthal e Burnham].

Getti d'acqua: Pensa ai getti d'acqua come a una carta vetrata liquida ad alta pressione. I getti d'acqua utilizzano un processo chiamato "erosione supersonica fredda" per spazzare via il materiale con acqua e qualche tipo di additivo granulare, chiamato abrasivo. Questa combinazione consente ai getti d'acqua di tagliare metalli fino a 10 pollici (25,4 centimetri) di spessore e con un alto grado di precisione [fonte: KMT Waterjet Systems].

Questo utensile per il taglio dei metalli ha ottenuto visibilità di alto profilo da parte di artisti del calibro di Jay Leno, appassionato di auto, e del negozio di personalizzazione di auto delle celebrità West Coast Customs. È relativamente facile da usare e può tagliare molti materiali diversi oltre ai metalli.

Per ulteriori informazioni sul taglio dei metalli nel settore automobilistico e altri argomenti correlati, seguire i collegamenti nella pagina successiva.

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fonti

• Nascosto, Steve. "Utilizzo di una taglierina al plasma portatile". The Fabricator.com. 30 maggio 2001 (5 dicembre 2009) http://www.thefabricator.com/plasmacutting/PlasmaCutting_Article.cfm?ID=16
• Sistemi a getto d'acqua KMT. "Taglio automobilistico con sistemi a getto d'acqua KMT." (5 dicembre 2009) http://www.kmtwaterjet.com/automotive.aspx
• Ley, Brian. "Diametro di un capello umano". The Physics Factbook. 1999. (7 dicembre 2009) http://hypertextbook.com/facts/1999/BrianLey.shtml
• Olsen, Dr. John H. "La più recente tecnologia di azionamento lineare migliora la precisione del getto d'acqua, riduce i costi." The Fabricator.com. (5 dicembre 2009) http://www.thefabricator.com/WaterjetCutting/WaterjetCutting_Article.cfm?ID=2366
• Ruppenthal, Michael e Burnham, Chip. "Esplorazione di metodi di taglio complementari: confronto delle capacità di laser, plasma, EDM e tecnologia a getto d'acqua". The Fabricator.com. 4 settembre 2001. (4 dicembre 2009) http://www.thefabricator.com/WaterjetCutting/WaterjetCutting_Article.cfm?ID=394
• US Census Bureau. "Produzione di macchine utensili (tipi di taglio di metalli): 2002." 18 gennaio 2005 (6 dicembre 2009) http://www.census.gov/prod/ec02/ec0231i333512.pdf